P8 Part.1-103 陽光森林太陽能計劃 (Solar Forest Project) 簡介

-- 及 高屏溪3號陽光電場示範區(150MW)計劃框架簡介

前言

　　｢陽光森林計劃｣是 DH太陽樹技術依實用區域劃分的第一個子計劃 (part.1)，挑戰裝置容量 16.0 GW，發電量 204 億度/年。(參考數值：台電核三廠2010年之總發電量 153 億度/年。台電林口電廠#1&#2機組(燃媒)2017年發量118億度/年)

　　在這塊土地上，我們生活了很久，很漂亮，人也很努力。但，就是天然資源不夠豐富。DH太陽樹技術就是用來填補一些資源缺陷，基本上，根本就是為本地特別量身訂製的技術。
　　永續是人類的目標，但無須盲進，這一向也是我們努力的理念。作為長期從事的工程人而言，工程除了要花錢外（經費必須），有時可以說是｢破壞現狀｣的一種形式，所以會造成一般人的一些負面看法，但有時又不得不行，端看其後繼能否創造出更佳的效益或效用，來決定其定位。

　　｢高屏溪3號陽光電場｣示範區計劃，是我們為整個 P8 Part.1 規劃設計的一個示範區，也是第一個具體規劃的太陽能發電場計劃。｢單一案場｣之土地佔地 200 公頃、太陽能發電設置容量為 150 MW(千瓩)、經費初估約為 50～75 億台幣。此一等級也是相對風險較低的計劃，唯建設所需時間仍略高於P8 Part.２。
　　整個高屏溪主河區，包含河灘地及高灘地皆可供設置，在扣除太過於深山、難以施工的山區外，將可設立達 10～15 座相似設置容量的案場，估計共可提供PV設置容量約為 1,500～2,000 MW(千瓩)。有效日照量估 3.5 Ｈ，每年將可提供電力估計約 3.5H*365D*1,500MW = 1,916,250,000 KW-H = 19.1  億度/年。為我們的再生能源領域添一具挑戰力的新力軍。

高屏溪3號陽光電場示範區－近高屏大橋 (模擬圖，非依比例。資料取自2018簡報資料)

一、起心動念

　　不能不說這是一個奇怪的時代。

　　在2016年前後的這段時間裡，台灣社會上一直有著｢非核家園｣、｢再生能源｣(綠能領域)的發電來源爭議(我們是技術者，也是人類，雖然有個人的政治傾向，但不評論政治操作的領域)，確實讓整體社會有一些波瀾，也讓我們有重新思考的機會。台灣地區以太陽能發電、風能發電為最大潛勢。本文討論範圍是太陽能(solar power)，尤其是太陽光能發電，且主要是站在台灣地理條件與經濟條件上進行討論。

1.1 太陽光能發電的崛起及困境

　　純就技術上而言，太陽光能發電(Photovoltaics、光伏，以下簡稱PV)確實是一個可行的技術。雖然PV的能量密度極低，但取之不盡、污染低的優勢卻是傳統火核能源所遠不能及。但PV發電也非全無缺點，最大的缺點乃源自｢能量密度太低｣，致使｢必須使用大量土地｣。

　　如果本國擁有大量平坦的沙漠等無用之地(例如美國亞歷桑納州)，那倒是好辦。對於企圖想實施PV發電而言，台灣是一個人口密集、土地資源缺少的地方，一定條件以上的坡地或山區(佔全域2/3以上)都不適宜PV，有限的平原則是佈滿了居住的人民及產業工廠，實在是並非適宜地點。相關人士都將設置地點的眼光放在｢無用、受污染、地層下陷之地等｣，但畢竟這種土地有其限度，也並非毫無用途之地。又再將眼光放在｢台鹽、台糖等國營事業｣的大面積土地上，將有限的土地用於低密度的發電事業，也實非良策可言。

　　再生能源的發展上，風力能源也是重頭戲，尤其是「離岸風電」特別受到重視。台灣的特殊地理環境，夏季並沒有良好的風場，無風不能發電，有風（指颱風）也無法發電。可是，夏季中午卻是用電的最高峰，需電孔急。誰叫我們是身處亞熱帶地區，空調耗電絕對是一重大支出。這使得在夏季必須有其他更可靠的再生能源才能滿足所需，否則投資再多，夏季的需求無法減少，火核電勢必再建或甚至需要更多建。

　　太陽光能發電可能便是其中最好的選項。夏季、中午，不正好是太陽光能最強的時候，能產生的發電量最高，最能滿足台灣社會的需求。但......有沒有困境呢？土地便是。

1.2 德翰的投入點

　　傳統的PV主要有屋頂型、地面型、水面型等分類，本計劃主要是和地面型PV相關。

　　傳統地面型PV有一些問題：
　　　(1) 必須使用大量的土地，且長期的霸占它們，使他人無法進入及利用。
　　　(2) 台灣沒有那麼多的閒地或廢地可用。
　　　(3) 經常會造成環保及社會爭議（註：這裡的環保不是指PV板製造的問題）。
　　　(4) 每天只有3～4小時的發電時間。
　　　(5) 建設經費(換算入發電成本)並不便宜。
　　　(6) 其他。(有些問題還在發現、或正在出現中、或者手懶了)

　　德翰公司在過去多年來，著墨於發展｢預力基樁｣的技術及應用層面，已屆成熟。於是乎，德翰公司將預力基樁的相關技術運用於此一PV工程。

　　預力基樁雖然只是一個普遍應用的不起眼工程材料，但因地因需，反而成為不可替代的材料。於是乎，我們重新創造了一個新技術及新名詞：｢高架型太陽光電發電｣。

二、技術導入

2.1 德翰的高架型太陽光電發電的分類

　　主要是依設置地點來予以分類，目前有：
　　　(1) part.1：陽光森林計劃 (Solar Forest Project)。主要是設置於河灘地。
　　　(2) part.2：海島能源戰略 (Energy Strategy for Island)。主要是設置於海灘地。
　　　(3) part.3：其他的以後再來談。

2.2 在PV工程中主要使用的技術有：

　　以設置於河灘地的PV工程而言，有：
　　　(1) 光電板相關技術。
　　　(2) 支撐架相關技術，如土木、及鋼構。
　　　(3) 輸配電相關技術。
　　　(4) 輔助性相關技術，如管理、維護、清潔等後段工作。
　　　(5) 土地利用技術或理念。

　　PV發電行之有年，多數的技術都已存在且成熟，且於本地都能產製及施行。但於河灘地建設PV工程，則需要能滿足架設於河灘地、運行於河灘地（含長年期運行）、環保於河灘地、社會於河灘地等條件，且尚能產生其他價值（除發電外），這才是德翰的長項。

　　在(5)土地利用技術或理念中，最常被提及的是：農光共用（農電共享、光伏農業）、漁光共用等，名詞多元不必太計較。最差勁的則是｢變相的農地種電｣。此項特別被提及的原因則是與台灣特有的土地資源稀少有關（日本也是）。

2.3 為何特別喜歡P8 Part.1陽光森林計劃

　　太陽光電發電所得到的電力，在電力資源中幾乎是100%的被利用。而夏季午時的PV電力，更是十足珍貴。但PV所需土地從何而來？？？

　　台灣多雨、多強降雨，河流短又促急，這造成了許多河灘地（含高灘地）。這些河灘地在一年 365 天中可能只有 10 天是淹水的。但這 10 天的狀況，就使得河灘地沒有辦法作任何的建設，甚至無法休憩遊樂，只能作最低價值的出租農作（如種植西瓜等），可說是接近｢無經濟價值｣（註：不討論非法的盜採砂石事項）。

　　這些河灘地的量非常大（請參閱：2018年的簡報），所有權又幾乎集中，容易被建設，速度又快，真是太好用了。

三、陽光森林計劃對環境的影響

　　我們先來看好的方面：
　　　(1) 能發電。特別是夏季中午能發電。
　　　(2) 河灘地仍能維持良好的採光度。
　　　(3) 河灘地仍能維持良好的通風度。
　　　(4) 河灘地仍能維持良好的通行。
　　　(5) 河灘地可以提供更良好的觀光旅遊資源。
　　　(6) 幾乎不妨礙河川水流。

　　也來看看較壞的方面：
　　　(1) 發電設施有可能受颱風損害。
　　　(2) 發電設施有可能受河水暴洪損害（通常與颱風有關）。
　　　(3) 發電設施有可能受人為破壞。　　

3.1  陽光森林計劃是分散式發電工程

　　在此提醒的是：PV陽光電場是一種分散式的發電工程，不同於集中式的電廠（如氣煤火力、核能廠，不允許任何損害，輕則跳電，重則…），是可以承受部份設施損害（例如10%），只要修護即可繼續連線發電。
　　提醒：良好的土木工程設計會讓災害不發生、或鮮少發生、或即使發生後仍可補救。

3.2 陽光森林計劃只取走部份陽光

　　高架式的陽光森林計劃只取去約 3.5～4 小時的陽光，仍能保留人們所想要的透光、透風性，甚至地面仍可讓人們通行，與一般地面型PV工程的封閉、無光等完全不同。
　　提醒：河灘地原本就沒有人會在上面駐停的。

3.3 陽光森林計劃不會妨礙河流

　　高架式的陽光森林計劃使用預力基樁作為主要的支柱，只會阻斷河川水流約 6%～10% 的斷面積，不致於妨礙河流。
　　提醒：河灘地可能每年只有約 10 天(依天氣而定)會淹水（小淹水?!），且非位於常流水道上。 

3.4 陽光森林計劃只取用部份空間

　　高架式的陽光森林計劃只使用地面以上約 4～8 米的空間，保留地面層空間。即使水鳥活動，也應無妨礙。
　　提醒：此地，不管任何建設，都會有人反對的。平常心看待吧。 

3.5 還有 ......

　　手懶了，請閱覽者自己想！還有很多 ...

 四、為什麼要選擇高屏溪河灘地作為PV地點？

　　理由有四：
　　(1) 高屏溪的太陽比較大顆。
　　　　此地的日照量相當比較充裕，陽光品質佳。
　　(2) 高屏溪的河灘地較寬。
　　　　此地可建設較大的PV電場，面積越大，經濟規模越佳。
　　(3) 高屏溪的河流較長。
　　　　此地可建設較多的PV案場，雖說越往上游，PV案場的相對成本越大，
　　　　但全體加總經濟規模越佳。
　　(4) 我們公司位在高雄。
　　　　這是主因之一。我們熟悉這個地理環境，較好操作。可能吧！！

寬廣的河灘地（高屏溪1號陽光電場-近雙園大橋）  (註：此非3號區)
註：上圖中的樁基是另案構造物，非本計劃之構造物。旨在說明河灘地並非無法建設。

高灘地（高屏溪７號陽光電場-近內門）  (註：此非3號區)

五、為什麼要選擇高屏溪3號陽光電場示範區？

　　陽光森林計劃是一個很大的計劃，不能否認，若全面展開，會需耍很大的經費。每一個大計劃，除了要妥善細思規劃外，仍需要一個量體夠大的實驗場域作為安全性、經濟性、環境接受性等方面的考驗及實證，以便於成功後可以成為｢大量複製貼上｣的範例。

　　我們就近選擇了一個不見得是最好，但規模可以、風險較低的高屏溪3號區作為示範區，除了可以用來交流廣為討論外，仍能滿足上述要求。

　　河川下游的河灘地，除河灘地較大外，因常流河道較寬，可分為左岸、右岸兩個分區。依河流特性及河道曲度，常是一邊是沖刷河灘，一邊是堆積河灘。可以選用堆積河灘地作為優先建設區域，更進一步降低運轉風險。

　　註：(1) 高屏溪很長，可以供撿選的河灘很多。
　　　　(2) 若不選高屏溪，仍有許多的河川可供撿選。應可以找到風險更低的河灘。
　　　　(3) ｢大量複製貼上｣是本計劃極為重要的概念。　　

六、陽光森林計劃可以讓台灣得到什麼？

　　如上述，陽光森林計劃是一個很大的計劃，不能否認，若全面展開，需要很大量的經費投入，相對的，也會有很大的產出對映。我們作了基本的設定：(數字請不必太鑽牛角尖)

　　(1) 最高可以為我們創造出約 20,000公頃的土地。
　　　　這是句騙術而已，土地不可能憑空產生，事實上是｢變廢為寶｣，
　　　　將一向都只是無用廢地的河灘地，轉變為可以產出再生能源的土地。

　　(2) 最高可以為我們創造出約 200⁺億度/年的綠色電力。
　　　　這是相當於一座尚未運行的台電核四廠兩部機組的規劃年發電量。
　　　　這是相當於台電林口電廠(燃煤)#1&#2機組年發電量的 169%。(upd:2019-09-16)
　　　　約佔全國總用電量的 7.6% (以2016年總用電量 2,641 億度計算)。
　　　　請注意，這是｢尖峰時段｣的發電量，彌足珍貴。　　　　
　　　　** 重新添上⁺號，如果繼續推行 Part.2, Part.3, .... 的話。(估算量：400⁺ 億度/年)

　　(3) 最高可以為我們創造出約 16 GW = 16,000,000 KW = 16 百萬瓩 的太陽光電設置容量。
　　　　這是相當於目前政府制定｢太陽光電長期目標為2025年達成20GW｣
　　　　(見：太陽光電2年推動計畫, 2017版) 的 不可能任務(Mission Impossible, 2017) 的 80% 量。
　　　　其他的量，參酌 P8 Part.2, Part.3, Part.4 ... 吧 (子計劃族繁不載)。
　　　　如果繼續推行 Part.2, Part.3, .... 的話，估算太陽光電設置容量為 32 GW。

　　更重要的，藉由示範區的運作觀摩及案場的陸續建設，除工程驗證外，尚可以驗證建設經費的投入總量、分量、及時間點，不必要作盲目的投資。PV案場的建設經費高，是常識。但本計劃可以將台灣分為很多的小PV案場，視經費的多寡虧盈，量力而為，或舉債、或發行募資、或分售整合、或招商引資、或 BOT，方式眾多，高階運營操作也多。分案投入，可暫停、或可加速，皆是可行，彈性很大。在營運上，資金周轉風險是必須兼顧的。

　　這是一個很大的計劃，牽動許多的工作品項、行業、人員工作量。

　　河灘上的沙子，每天可能會少了 3.5 小時的日光浴。除此，我想不出什麼遺憾事了。

七、結語

　　要作什麼事，總是要有個開頭，事越大越需謹慎。
　　起頭慢，但越走會越快。
　　當然有個好夥伴同行、分憂分勞、同歡同享，應是一樂。

　　本網路貼文僅是計劃摘要及白話說明。欲知詳情，仍請詳讀計劃書或洽詢較快。

** 八、額外的提問

1. 將4小時定為一時段，一天共分為6個時段。
　　有一Ａ電廠，每年穩定輸出 200億度電力(這一定是基載電力)，在每一時段中，
　　可貢獻 200/6=33.3億度/年。
　　另有Ｂ電廠，年發電量也是 200億度。但每天只能在特定一個時段發電(例如 10:00至14:00，共4Ｈ)
　　(指尖峰時段)，但其他時段無法發電 (指離峰時段)。
　　請問：(1) 何者貢獻度 可能較大？ 　(註：用了｢可能｣兩字)　
　　　　　(2) 那可不可以將Ｂ電廠規模縮減為 1/6，降低成本？ 　　(upd. @ 2019-08-26)

2. 太陽能板壽命約20年。若支撐設施的壽命超過20年，是否可採用更換太陽能板的方式，
　　延長設施的使用壽命，以得到更佳的利益？

3. 太陽樹支撐會不會被河水暴洪沖毀？（這是被問最多的問題吧）
　　(1) 分散式電源可以容許一部份失能、或被損毀(若不修護)。
　　(2) 好的工程設計可以避免發生的頻率及幅度，當然這是跟投入的money相關。
　　(3) 你的家不可能只因為鋁門窗受了風災有損，而不修補、不居住吧！維修本來就是常規進行式。

4. 會不會影響環境保護？
　　(1) 高架式PV就好像家中的玻璃窗裝上了百葉一樣，遮去一部份的陽光，但不是全部。
　　　　但可以讓家中更涼爽、更舒服(有些人可能不喜歡這樣的形容詞，我們尊重)。
　　　　陽光森林也是同樣的道理。
　　(2) 只是取去約 4 小時的陽光(最強的南部有效日照約 3.5H)，不是全部。
　　　　只是取去約 4～8 米處的空間，不是全部。
　　　　水鳥、游魚(若有)、生態改變不大。
　　(3) 以前無人可親近的河川水岸，或許可變成親水環境 (視其他附加建設而定，不在主計劃範圍內)。
　　(4) 本地任何建設，都會有人有環團抗爭。平常心吧。

5. 好像有些河川段不適合實施此計劃？
　　是的。確實如此。
　　例如：河灘是岩石或岩灘型的，或者河岸是高聳的堤防（如台北的大直）。
　　擇優而行，不必因噎廢食或自找麻煩。也不必故意去挑造價高昂的河段。

6. ｢陽光森林｣是不是詐騙手段？
　　不是。這是一個可行性極高的計劃，只待付之執行。
　　我們只是起個頭而已，各方利益不太侵涉。
　　以計劃之龐大、複雜、涉及層面極廣，諒也不是詐騳集團所能言物。

 九、更遠處的景色

　　朋友們如果不熟悉高屏溪狀況，或許下回我們就改個角度來看看濁水溪、大安溪或其他河川。

　　在台灣的 P8 Part.1 的 16 GW 設置容量目標後，我們將再挑戰 160 GW 的十倍新目標。

計劃框架：

　　可參閱：太陽樹(2018-06)、簡報資料 (2018-08)  

資料下載：

　　陽光森林計劃書、及高屏溪3號陽光電場示範區計劃書 (pdf)

技術諮詢：

　　email: service@dehantech.com